PRCTICA No. 1Determinacin de la tensin superficial por el mtodo del peso de la gotaObjetivo:Conocer uno de los mtodos ms simples para determinar la tensin superficial de los lquidos.Observar la diferencia de tensin superficial entre el agua y el alcohol.

Trabajo de Pre-Laboratorio:1.- Define el concepto de tensin superficial.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.- De una explicacin del concepto anterior desde el punto de vista molecular de las interfases en contacto.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3.- Menciona algunos ejemplos en la naturaleza y en tu campo acadmico de este fenmeno.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________4.- Qu diferencia existe entre el concepto de tensin superficial y viscosidad?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________5.- Menciona la ley de Tate?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Fundamento Terico: Quin no ha invertido algunos minutos de su vida en observar cmo el agua se acumula en el extremo de un grifo, formando gotas que caen sucesivamente? Inicialmente, puede observarse una pequea superficie ovalada, despus, a medida que el agua se acumula, esta superficie va tomando forma esfrica y finalmente cae. Se observa que las gotas siempre caen cuando alcanzan un determinado volumen, es decir, no caen a veces gotas pequeas y luego gotas grandes. Si el flujo de agua se mantiene constante, es un hecho que las gotas desprendidas tienen siempre el mismo tamao. Si en vez de agua, el grifo diera alcohol, las gotas se desprenderan antes y su volumen sera notablemente ms pequeo. La explicacin de todos estos fenmenos reside en una propiedad que tienen todas las sustancias que presentan un lmite en su extensin, una frontera que la separe de otra fase diferente. Esta propiedad se denomina tensin superficial.

El mtodo del peso de la gota depende del equilibrio entre la masa de una gota ideal de liquido (m) justo antes de caer de un tubo vertical de radio externo (r), y la tensin superficial () actuando alrededor de la periferia de la gota.

Consideremos un cuentagotas o pipeta como el representado en la figura 1. La gota cae en el instante en que su peso supera a las fuerzas debidas a la tensin superficial que actan en el estrechamiento de longitud 2 r1. Recordar que el peso de la gota viene dado por p=m*g; en donde m es la masa y g es la aceleracin de la gravedad. En el instante inmediatamente anterior a la cada, el equilibrio viene dado por la condicin:

mg=2 r Ec. 1

Figura 1En el caso de que consideremos la situacin de un lquido que gotea en el extremo de un tubo capilar de radio r, la condicin de equilibrio en el instante anterior al desprendimiento de la gota es,

Ec. 2

donde m es la masa de la gota ideal, m es la masa de la gota desprendida, medida experimentalmente, V es el volumen de esa gota, g es la aceleracin de la gravedad, es la densidad del lquido, r es el radio exterior del capilar (mejor dicho el radio de la circunferencia de contacto lquido - vidrio) y es una funcin correctora que tiene en cuenta los restos de masa del lquido que no se desprenden del extremo del capilar y que distingue a la gota ideal de la desprendida. En efecto, la masa de la gota obtenida por este mtodo (m), es menor que el valor ideal (m). La razn de ello es fcil de comprender tras observar detenidamente el proceso de formacin de una gota por desprendimiento desde un capilar de vidrio (figura 2).

Figura 2La parte superior de la gota en formacin, corresponde con un cuello cilndrico, mecnicamente poco estable. Debido a la existencia de este cuello, se observa que slo se desprende de la gota en formacin una pequea porcin, pudiendo quedar hasta un 40% del lquido adherido al capilar para entrar a formar parte de la siguiente gota. Para compensar este efecto se incorpora la funcin f. Su valor depende de la relacin entre el radio externo del capilar y la raz cbica del volumen real de la gota desprendida (r / V1/3) y sus valores pueden calcularse por la expresin emprica de Harkins y Brown (apndice 1).

Material y Reactivos:2 Pipetas Serolgicas Papel Celofn3 Vasos de Precipitado LigaRegla Agua DestiladaSoporte Universal con pinzas para sujetar Alcohol Etlico

Desarrollo Experimental:

Antes de comenzar el experimento cerciorarse de que todo el material este limpio y totalmente seco, una simple bureta, con una punta lo ms fina posible, es un instrumento adecuado para una primera aproximacin a la determinacin de tensiones superficiales. Para la obtencin de una adecuada precisin, el sistema debe estar exento de vibraciones. La primera gota debe formarse lentamente y despreciarse sta y las siguientes, hasta obtener un rgimen estacionario de cada.

Tapar con papel celofn los vasos de precipitado en donde se recibir el agua destilada y el alcohol etlico y hacer en el centro un orificio lo suficientemente grande para que pueda caer la gota sin prdida de volumen. Enrasar la pipeta con agua destilada, y permitir que se formen las gotas lentamente y que su formacin sea solo por gravedad y no como resultado de la vibracin.

Calibracin de las pipetas con agua destilada. Clculo del radio estimado de cada pipeta. Las operaciones que aqu se describen deben realizarse con ambas pipetas.

Enrase la pipeta con agua destilada, deje que caiga su contenido, gota a gota, a razn de unas cuatro por minuto y deseche las 10 primeras que caern sobre uno de los vasos de precipitado. Utilice un vaso de precipitado, previamente tarado, para contener las siguientes 50 gotas. Vuelva a pesar y calcule el peso de las 50 gotas de agua por diferencia con el peso del vaso vaco. Antelo en la fila correspondiente a la muestra 1 de la tabla 1, (si se trata de la pipeta 1), o de la tabla 2, (si se trata de la pipeta 2). Seque perfectamente el vaso de precipitado y repita la experiencia. Anote la masa de las gotas en la fila correspondiente a la muestra 1 de la tabla 1, (si se trata de la pipeta 1), o de la tabla 2, (si se trata de la pipeta 2). Calcule la densidad del agua con la siguiente expresin:

donde, dAgua, es la densidad del agua expresada en g/cm3 T, es la temperatura en grados centgrados

Anote la densidad en las tablas 1 y 2. Calcule el volumen medio de la gota en cada pipeta y antelo en las tablas 1 y 2. (Estos volmenes no tienen porqu coincidir). Utilizando la Ec. 2 y el valor de la tensin superficial que se proporciona en la siguiente tabla, calcule el valor del radio de la circunferencia de contacto lquido-vidrio (r) que se emplear en las prximas medidas. Tome =1 como factor corrector.

Anote los resultados de rBureta (1) y rBureta (2) en las tablas correspondientes.

Determinacin de la tensin de las muestras. Calcule la densidad de las muestras utilizando el picnmetro. Anote el resultado en la tabla correspondiente a cada muestra. Opere del mismo modo que en el proceso de calibracin pero, en este caso, con la pipeta enrasada con Alcohol Etlico o con Agua Destilada. Anote las masas de las 50 gotas en la tabla correspondiente. Realice la determinacin dos veces ms con la misma bureta y lleve a cabo los clculos necesarios para rellenar las tablas , anotando el rBureta ( )/ V1/3, y . Anote en esta tabla la bureta empleada, incluyendo el nmero correspondiente en el parntesis de la variable, rBureta( ).

Diagrama de Flujo:

Observaciones:

Clculos:Realice las operaciones necesarias para calcular rBureta( )/V1/3 , y para cada una de las determinaciones y antelas en las tablas correspondientes, expresando los datos de tensin superficial en mN/m.

Calibracin Pipeta 1

Numerode GotasMasade lasGotas (g)Masade unaGota (g)MasaMedia dela Gota (g)DensidaddelAgua (g/cm3)VolumenMediode la Gota (cm3)

Agua Destilada

Agua Destilada

Agua Destilada

rBureta(1)=

Calibracin Pipeta 2

Numerode GotasMasade lasGotas (g)Masade unaGota (g)MasaMedia dela Gota (g)DensidaddelAgua (g/cm3)VolumenMediode la Gota (cm3)

Agua Destilada

Agua Destilada

Agua Destilada

rBureta(2)=

Tensin Superficial Muestra (Agua)

Numerode GotasMasade lasGotas (g)Masade unaGota (g)MasaMedia dela Gota (g)DensidaddelAgua (g/cm3)VolumenMediode la Gota (cm3)

Agua Destilada

Agua Destilada

Agua Destilada

rBureta(1)=

Tensin Superficial (Alcohol Etlico)

Numerode GotasMasade lasGotas (g)Masade unaGota (g)MasaMedia dela Gota (g)DensidaddelAgua (g/cm3)VolumenMediode la Gota (cm3)

Alcohol Etlico

Alcohol Etlico

Alcohol Etlico

rBureta(1)=

Resultados:Calcula la Tensin Superficial para cada muestra con los datos obtenidos:

Tensin Superficial(Agua Destilada)Tensin Superficial(Alcohol Etlico)

rBureta( )/V1/3==rBureta( )/V1/3==

==

Discusiones:

Bibliografa Consultada: